林江武，廖 明

(湖北省水利水電規(guī)劃勘測設計院，湖北 武漢 430064)

碾盤山水利水電樞紐位于漢江干流湖北省鐘祥市境內，壩址距上一級雅口樞紐58 km，距下一級興隆樞紐116 km，是國務院批復的《長江流域綜合規(guī)劃》的重要組成部分，也是漢江中下游最大水利水電樞紐，已納入國務院確定的172項節(jié)水供水重大水利工程。該樞紐水庫屬于平原河道型水庫，工程開發(fā)任務以發(fā)電、航運為主，兼顧灌溉、供水，為漢江干游中下游水能利用總體開發(fā)方案丹江口(170 m)、王甫洲(86.23 m)、新集(76.23 m)、崔家營(62.73 m)、雅口(55.23 m)、碾盤山(50.72 m)及興隆(36.23 m)的第6級。碾盤山水利水電樞紐正常蓄水位為50.72 m，相應庫容8.77億m3，校核洪水位50.84 m，總庫容9.02億m3，電站裝機容量180 MW[1]，多年平均發(fā)電量6.16億kW·h。該工程地處漢江平原，耕地保護任務較重，所需筑壩砂石料較多，而漢江河道砂石資源豐富，能滿足工程對砂石的量和質的要求，筑壩砂料擬通過河道采砂解決。漢江發(fā)源于陜西秦嶺南麓，流域面積15.9 km2，全長1 577 km，為長江最長支流[2]，碾盤山采砂區(qū)位于漢江中游干流的轉斗灣河段，為彎曲多分汊型河道，河道左岸為鐘祥市，右岸為宜城市。漢江中游上起丹江口，下至鐘祥，全長270 km，集水面積4.68萬km2，流經丘陵及河谷盆地，平均比降0.19‰，平原占51.6%，山地占25.4%，丘陵占23%[3]。

1 可采區(qū)控制性指標分析

碾盤山水利水電樞紐工程對天然建材砂石料需求量為465萬t，天然建筑材料需求量見表1，天然砂礫石料場分布詳見表2。

表1 天然建筑材料需求量表

表2 天然砂礫石料場分布表

按照《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》中混凝土粗細骨料質量技術指標要求，對砂礫料場粗細骨料進行質量評價。前鋒(關山)1、前鋒(關山)2、郭安和轉斗采區(qū)砂礫料場細骨料細度模數小于2.0～3.0，不能滿足規(guī)范要求，需對細骨料進行摻合人工破碎料，調整滿足規(guī)范要求后，再作為混凝土細骨料，其余質量技術指標均滿足要求。前鋒(關山)1、前鋒(關山)2、郭安和轉斗采區(qū)砂、砂礫料場可利用水路運輸，沿漢江而下，交通較便利。

為避免不合理的開采和過度開采江砂對河勢、防洪、通航等方面帶來不利影響，確保江砂資源的可持續(xù)開發(fā)利用，碾盤山水利水電樞紐工程從量、質等方面對砂石料場進行比選，確定前鋒(關山)1、前鋒(關山)2、郭安共3個可采區(qū)和轉斗1個備用采砂區(qū)，采砂控制總量465萬t，年度控制開采總量155萬t。其中，前鋒(關山)1采區(qū)的年度控制開采量為30萬t，控制開采高程38 m，采砂船控制數量1艘，前鋒(關山)2采區(qū)的年度控制開采量為25萬t，控制開采高程39 m，采砂船控制數量1艘，郭安采區(qū)的年度控制開采量為100萬t，控制開采高程39 m，采砂船控制數量4艘，采砂船只功率控制在720 kW以下，禁采期為警戒水位以上及3月1日至10月15日(其中禁漁期為3月1日至6月30日)，年度開采量分配見表3，采區(qū)控制性指標見表4。

表3 各采區(qū)年度開采量分配表

表4 可采區(qū)控制指標表 m

2 開采方式分析

碾盤山采砂可采期為每年10月16日至次年3月28日，采砂船應嚴格按照許可規(guī)定的時間、地點、采砂控制量、開采范圍、開采高程和作業(yè)方式進行開采，嚴格控制采砂船開采功率和數量，禁采期采砂船舶集中?？?。采砂作業(yè)前沿水流方向合理劃分采砂區(qū)域，通過分層、分段自上而下的施工方法進行科學、有序的開采，并嚴格控制開采深度，避免形成局部的深坑或者深槽。為減少對通航安全的影響，應將采砂作業(yè)計劃上報航道和海事管理部門，按照交通部門的要求采取相應的通航安全保障措施。為保護良好的生態(tài)環(huán)境，在河岸規(guī)劃一定數量的堆砂場，且采砂作業(yè)必須以水面開挖、岸上篩分即“水采岸分”的方式進行。采砂作業(yè)中，以一定的方法和設備將采挖的泥沙送到岸上的砂場，再由砂場采用一定的方式進行篩分、沖洗、分類、堆放，同時設置沖洗廢水沉淀池，循環(huán)利用水源[4]。采砂船配備衛(wèi)星定位、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對采砂進行實時監(jiān)控和信息數據共享。采砂作業(yè)過程中，生活污水采用生化處理達標后排放，砂石篩分和裝卸采用濕式作業(yè)，船上施工人員生活垃圾由垃圾桶統(tǒng)一收集，交由當地環(huán)衛(wèi)部門清運處理，廢柴油、含油污水等危險廢物，由專用桶回收存放于專用儲藏室，并由有資質的單位回收處理。通過劃定禁采期、控制采砂數量、控制采砂范圍、控制開采深度、減少采砂船數量、優(yōu)化開采方式，并采取生態(tài)恢復、人工增殖放流等措施，對水環(huán)境、水生態(tài)將不會產生明顯不利影響。

3 采區(qū)河道演變及泥沙補給分析

丹江口建庫后，宜城-碾盤山河段河道演變特點主要表現為：深泓線橫向擺動頻繁，斷面趨于單一，深泓趨于順直，但也有開闊河段淺灘斷面向寬淺方向發(fā)展的現象，洲灘消長、流路多變。宜城～碾盤山河段1978～2016年沿程深泓高程基本上以沖刷為主，詳見圖1。采砂區(qū)附近橫斷面變化，郭安采區(qū)、前鋒(關山)1采區(qū)、轉斗備用采區(qū)多年來地形沖淤變化不大，前鋒(關山)2采區(qū)以淤積為主，最大淤積深度2 m。碾盤山水利水電樞紐工程建成以后，雅口至碾盤山河段成為庫區(qū)，水流變緩，水深增大，泥沙在庫區(qū)河道落淤。

圖1 宜城-碾盤山河段沿程深泓高程變化圖

碾盤山泥沙主要來自丹江口以下干流河床沖刷與唐白河、南河、蠻河等支流匯入，并受水庫回水影響。碾盤山水庫各頻率回水選取相應頻率洪水調洪過程中多組庫水位對應入庫流量分別計算取外包，經計算20年一遇干流洪水回水末端距壩址40.2 km[5]，采區(qū)位于庫區(qū)回水末端，也有利于河流所挾帶泥沙的落淤。碾盤山水庫建成運行后50年間，庫區(qū)泥沙淤積量5 745萬m3，年均淤積量115萬m3。其中雅口至浰河口42.9 km河段50年泥沙淤積總量為5 399萬m3，占總淤積量的94%，年均淤積量108萬m3。轉斗灣采砂河斷屬于雅口至浰河口河段，采區(qū)河段的泥沙補給較為充分，采砂后采砂槽可以得到較快恢復，庫區(qū)淤積量及排沙比見表5，庫區(qū)泥沙分段沖淤量情況見表6。

表5 碾盤山庫區(qū)泥沙淤積量及排沙比表

表6 碾盤山庫區(qū)泥沙分段沖淤量統(tǒng)計表 萬m3

4 采砂影響分析

1)對河勢的影響分析。項目采砂區(qū)劃分為前鋒(關山)1、前鋒(關山)2、郭安共3個可采區(qū)和轉斗1個備用采砂區(qū)，采區(qū)個數較多、采區(qū)位置較分散、開采戰(zhàn)線較長，采區(qū)遠離兩岸堤防，采區(qū)結合河道整治工程布置在順主流方向，受兩岸丁壩控導工程的限制，采砂對河勢及航道整治工程的影響較小。碾盤山水利樞紐建成以后，雅口至碾盤山河段成為庫區(qū)，水流變緩，水深增大，庫區(qū)泥沙落淤，工程采砂對河勢的不利影響將逐漸減弱。

2)對航道及通航安全的影響分析。采區(qū)位于主航道水域內，兩側丁壩眾多，施工期采砂船與通航船只交錯，對局部河段通航有一定的影響，為減少施工期采砂對航道和通航安全的影響，作業(yè)實施前，應征求航道和海事部門意見，施工單位應主動接受航道、海事部門的監(jiān)督管理，在采取工程河段航道維護和水上交通安全保障措施后，對航道和通航安全影響較小。碾盤山樞紐建成蓄水后，雅口至碾盤山58km天然航道變成庫區(qū)航道，航道等級由Ⅳ級提升到Ⅲ級，采砂作業(yè)結束船只撤離作業(yè)區(qū)，采砂對航道和通航安全的不利影響將逐漸減弱。

3)對水生態(tài)環(huán)境影響分析。通過分散采區(qū)、減少每個采區(qū)采砂量、優(yōu)化采砂作業(yè)方式，采用水采岸分，分層、分段自上而下的開采方式，并采取生態(tài)恢復、人工增殖放流等措施，減少對河床的撓動和水生態(tài)環(huán)境影響，在工程施工作業(yè)過程中，各類施工作業(yè)船舶應嚴格按照《中華人民共和國水污染防治法》和《中華人民共和國防治船舶污染內河水域環(huán)境管理規(guī)定》，對船舶廢污水和生活垃圾進行收集處理，施工作業(yè)船只需配備油水分離器，含油廢水經處理后達標排放，將不會對本工程河段水生態(tài)環(huán)境質量造成明顯不利影響。

5 結 語

筑壩砂石料的開采直接影響碾盤山水利水電樞紐工程建設質量、進度和投資。項目采取分散采區(qū)、控制每個采區(qū)年度采砂量、水采岸分、分層、分段自上而下的開采方式，嚴格控制開采范圍、深度和作業(yè)時間，控制采砂船功率，減少采砂船只。采砂作業(yè)避開魚類產卵期，避讓魚類產卵場、索餌場和越冬場“三場”，并采取生態(tài)恢復、人工增殖放流措施，采砂對河勢穩(wěn)定、防洪安全、通航安全、水生態(tài)環(huán)境、各類涉水工程影響較小，碾盤山水利水電樞紐工程采砂是可行的。碾盤山水利水電樞紐工程采砂項目節(jié)約了大量工程投資，促進了沿江經濟社會和資源環(huán)境協(xié)調發(fā)展，確保了防洪、通航、水生態(tài)環(huán)境安全，實現了人與自然和諧共生，取得了明顯的社會、經濟、環(huán)境、生態(tài)效益。